电磁式电流互感器已能达到很高的精度,但钳形互感器由于要开口,导磁系数将不可避免地大大降低,如果不采取补偿措施,其测量准确度很难提高,且位置相关性也很大。
针对上述问题,本设计方案中主要采取了以下三种措施,其一,选用高导磁率的铁磁材料铁镍合金,起始相对导磁率为40000,可达100000;其二,采用自平衡电子补偿式电路对互感器进行补偿;其三,采取特殊的屏蔽措施,减小泄漏干扰以保证铁心中剩余磁通检测的准确性。
采用的运算放大器要求失调电压、失调电流及温度漂移尽可能小,开环放大倍数大,频带宽。本样品中运放失调电压为0.15mV,失调电流为1μA,交流零电压<100μV。也就是说这时的互感器将设有误差,这就是通常所说的零磁通原理。
靠自身实现零磁通是不可能的,必须靠外界条件的补偿才能达到。本设计中采用自平衡电子补偿的原理。运放输出电压与二次绕组串联产生电流所产生的磁通对铁心去磁,使铁心达到平衡。
在理想状态时,运放的放大倍数为铁心接近于零磁通状态。由于这类互感器的二次电流几乎全部由外电源通过运放供给,不从二次绕组的感应电势取电流,因此自平衡电子补偿式电流互感器可达到很高的精度。事实上完全的零磁通状态是达不到的,铁心中必须有一点微弱的剩余磁通才能使放大器输出二次电流。放大器的放大倍数越大,补偿效果越好,但太大了会引起振动,使系统工作不稳定,这两者是相互制约的。
运放开环放大倍数一般很大,因此输入端可视为虚地点,互感器二次工作在短路状态,可视为空载,因而放大器对钳形互感器的影响极小。经多次实测也证明这样构成的电流/电压转换器仍可达到0.1级的准确度